爬虫類と両生類の性決定 : 温度依存性決定機構

動 物 の性 は どの よ うに 決 ま る か?:性
決定機構の共通性と多様性
爬虫類と両生類の性決定
温度依存性決定機構
中村正久
脊椎動物の多 くの種の性 は遺伝 的 に決 まるが,爬 虫類のいくつかの種では遺伝的 ではな く環境
要因,と くに孵卵 温度 によ って性 が決ま る.Pieauら は爬虫類 の温 度依 存性決定 機構 に つい て
詳細 に研究 し,性 腺 の雌雄 への分化 を決定す る中心 的役割 を果 たすのはテス トス テロン をエス
トロゲンに変換する酵素,P450ス
テ ロイ ドアロマターゼ(アロマターゼ)の活性 である と結論 し
ている 一しか し,最 近の分子 レベ ルの研 究結 果をあわせて総合的 に判断す ると,ア ロマ ターゼ
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が爬虫類の温度依存性決定の主役とは思えない,
爬虫 類 両生類 性決定 性 分化 温度感受性
ステロイ ドホル モン 性 決定分 子カスケー ド
は じめに
テロイ ドアロマターゼ
と爬 虫 類 の核 型 は 雄 ヘ テ ロ型 あ る い は 雌 ヘ テ ロ型 の ど ち
動 物 の進 化 にお い て両 生類 は3億6千
か の 一 群 か ら,爬 虫 類 は2億8千
尿 膜,奨
核型P450ス
年 前 に魚 類 の な
年 前 に有 羊 膜 卵(羊 膜,
膜)を 産 む こ と に よ っ て 完 全 に 陸 上 生 活 に 適 応
らか に決 まっ て い る わ け で は な く種 に よ っ て異 な る.両
生 類 で は 今 ま で に 数 十 種 の 核 型 が 決 め られ て い る1・2).
ア カ ガエ ル 科 の ニ ホ ンア カ ガ エ ル や トノ サ マ ガ エ ル は
す る こ とが で き る有 羊 膜 動 物(爬 虫 類)と して 出 現 し た と
XY型,実
考 え られ て い る.そ れ 以 後,そ
ピパ 科 の ア フ リカ ツ メ ガエ ル はZW型
れ ぞ れ の 動 物 は有 性 生 殖
を く り返 し なが ら種 を進 化 させ 維 持 して きた.爬
虫類 お
験 材 料 と して 多 くの 研 究 室 で 使 用 され て い る
で あ る.し か し,
ア カガ エ ル科 の ツ チ ガ エ ル は 同 一 種 で あ りなが ら生 息 地
よ び両 生類 を含 め 脊 椎 動 物 の 性 は 普 通 は 受 精 時 の 性 染 色
域 で核 型 が 異 な り,西 日本,東 海,関 東 地 方 族 はXY型,
体 の 組 合せ に よ っ て 遺 伝 的 に決 ま る が,爬 虫 類 の い くつ
北 陸 地 方 族 はZW型
か の 種 で は 孵 卵 温 度 に よ って 性 が 決 まる.両
生 類 も 自然
条 件 と か け 離 れ た温 度 で 飼 育 す る と性 が 変 わ る.温
度依
爬 虫 類 で は ヘ ビ類 の 核 型 がZW型
る 一 ニ シ キ ヘ ビのZとW染
存 性 決 定 様 式 は動 物 全 体 か ら見 る とユ ニ ー ク な現 象 で あ
が つ か な い が,コ
る が,こ
で き る.ト
の仕 組 み は い ま だ不 明 で あ る.本 稿 で は お も に
爬 虫 類 の 温 度依 存 性 決 定 機 構 に つ い て最 近 の 知 見 を紹 介
す る.ト
す る.
型,ヤ
と考え られてい
色体 は同形 で形 態的 に区別
ブ ラのZとW染
色 体 は は っ き り区 別
カ ゲ 類 と カ メ類 に もXY型
とZW型
カ ゲ 類 で は イ グ ア ナ 科1,035種
モ リ科800種
トカゲ 科1,329種
い る3).ま た,カ
1,核 型 と性 決 定
で あ る.
型 で1種 がZW型
の3種
がXY型
の6種 がXY型
の28種
で9種
が存 在
がXY
がZW型,
で あ る こ とが わ か っ て
メ類 で は ヌ マ ガ メ科34種
の1種 がXY
で あ る3).い う ま で も な く,核 型 が 判
脊 椎 動 物 の 多 くの 種 の 性 は受 精 時 の 性 染 色 体 の 組 合 せ
明 して い て も性 染 色 体 が 形 態 的 に 区 別 で き る種 もあ れ ば
に よ っ て 決 ま る.性 染 色 体 の 核 型 は 哺 乳 類 が雄 ヘ テ ロ型
で きな い 種 もあ る.こ の よ うに 両 生 類 や 爬 虫 類 で は い く
(XX/XY),鳥
つ か の種 の 核 型 が 判 明 し て い る が,こ
類 は雌 ヘ テ ロ 型(ZZ/ZW)で
MasahisaNakamura,早
Sex determination
蛋 白質
れ らの 動 物 の性 は
稲 田 大 学 教 育 学 部 理 学 科 生 物 学 専 修E-mai1:[email protected]
in reptiles
and amphibians
nation
124
あ る.両 生 類
核 酸 酵 素Vol.49No.2(2004)
: with special reference
to the mechanism
of temperature-dependent
sex determi-
い つ も 遺 伝 的 に 決 ま る の で は な く,ワ
ニ,ト
カ ゲ,カ
メ
げ た り下 げ た りす る と性 比 が 変 わ る.し た が っ て,両 生
類 も種 に よ っ て は 温 度 依 存 性 決 定 機 構 を 備 えて い る もの
類 で は 種 に よ っ て 孵 卵 温 度 で 性 が 決 ま る.
の,温
度 は性 を 決 め る決 定 的 な 要 因 で は な い と い え る.
Ⅱ.温度依存の性決定
Ⅲ.性 腺 の分 化
爬 虫 類 の孵 化 直 後 の 幼 体 の 性 比 が 孵 卵 温 度 に よ っ て 決
め られ る と い う事 実 は1966年
に 西 ア フ リカ に棲 息 す る
爬 虫 類 の カ メや ワニ とほ か の 脊椎 動 物 の性 腺 の 分 化 は
ア ガマ 科 ヒ ゲ トカ ゲ で 発 見 さ れ4),そ の 後,ヨ ー ロ ッパ
非 常 に よ く似 て い る.性 腺 の 形 態 的 変 化 につ い て 簡 単 に
産 お よ び北 米 産 の カ メ で も 同 じ現 象 が 見 つ か り,温 度 に
述 べ て み よ う(図2)(詳 細 は文 献5を 参 照).こ
よ る性 決 定 とい う面 白 い 現 象 が 広 く知 られ る よ うに な っ
物 も他 の 脊 椎 動 物 と同 様 に 生 殖 原 基(隆 起)は 背 側 腸 管 膜
た.こ の 現 象 は ワニ 類 の 全 種,カ
の 両 側 にあ る 中 腎 の腹 側 上 皮(体 腔 上 皮)が 発 達 して 肥 厚
カゲ
類 の数 種 で 見 つ か っ て い るが ヘ ビ類 で は 見 つ か っ て い な
す る.始
い.そ
初,生 殖 原 基 表 皮 の 上 皮 細 胞 が 増 殖 し原 基 中 に伸 長 して
れ で は温 度 に よ っ て どの よ う に性 が 決 まる の で あ
ろ うか.温
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メ 類 の 大 部 分,ト
れ らの動
度 と性 比 の 関係 は図1に
温 度 で は雌 が 産 ま れ2つ
示 した よ うに両 側 の
の 温 度 の 問 で は雄 が 産 まれ る.
原 生 殖 細 胞 は お も に 上 皮 に 散 在 して い る.最
髄 索(1次 性 索)と よば れ る索 状 組 織 を形 成 す る.伸 長 し
た 上 皮 細 胞 は髄 索 上 皮 細 胞 に な る.髄 索 に は セ ル トリ前
しか し,中 間 温 度 で は 雄 と雌 が 産 ま れ る.こ の こ と は 中
駆 細 胞 もあ る.髄 索 上 皮 の 周 囲 は や が て 基 底 膜 で 覆 わ れ
間 温 度 で は遺 伝 的 に性 が 決 ま り,雄 か 雌 の どち らか 一 方
る.マ
が 産 まれ る場 合 は 温 度 が 遺 伝 的 性 決 定 カ ス ケ ー ドを完 全
体 腔 上 皮 の 問(間 葉)か ら も小 型 で黒 っ ぽ い上 皮 細 胞 が 生
に抑 え て しま う こ と を示 して い る.
殖 上 皮 の 背 側 に移 動 し網 索 と よ ば れ る索 状 組 織 を 形 成 す
両 生類 で は遺 伝 的 な性 決 定 が 一 般 的 で あ るが,温 度 で
性 が 決 まる 場 合 もあ る.た
モ リ(ZW型)の
とえ ば,ヨ ー ロ ッパ産 トゲ イ
胚 を 高 温 で 飼 育 す る とす べ て 雄 に な る.
ヨ ー ロ ッパ 産 ク シ イ モ リ(XY型)の
∼24℃)で2∼4カ
幼 生 を 自然 条 件(18
月 問 飼 育 す る と 性 比 は1:1で
ル ピ ー ギ 小 体 の ボ ー マ ン嚢 上 皮,お
よび 中腎 と
る.こ れ らの構 造 は 温 度 感 受 初 期 まで の 雌 雄 未 分 化 性 腺
で 観 察 され る.雌 雄 性 腺 へ の 分 化 は温 度 感 受 中期 か ら顕
著 に な る.
未 分 化 性 腺 が 精 巣 に分 化 す る 場 合 は,髄 索 が 発 達 し て
ある
精細 管 原 基 に な る.網 索 は精 子 を濃 縮 ・輸 送 す る た め の
が,低 温(15℃)で 受 精 卵 か ら5カ 月 間飼 育 す る とす べ て
精 巣 網 とな り精 細 管 と連 結 す る.精 細 管 原 基 はセ ル トリ
雄 に な る2).こ の よ う に,両
生 類 で は 胚 を 自 然温 度 で 飼
前 駆 細 胞 の 増 殖 に よ っ て しだ い に 太 くな り,前 駆 細 胞 も
育 し た場 合 の性 比 は1:1で
あ る が,温
セ ル トリ細 胞 の 特 徴 を示 す よ うに な る.精 細 管 原 基 は セ
度 を強 制 的 に 上
ル ト リ前 駆 細 胞 の 増 殖 に つ れ 精 細 管 に 発 達 し て 太 くな
る.温 度 感 受 期 を過 ぎ る と数 層 の 線 維 芽 細 胞 か ら な る 白
膜 が 精 巣 を被 う.胚 発 達 が 終 了す る ころ に な る と精 巣 間
質 で 中 腎 間 充織 由来 の 体 細 胞(ラ イ デ ィ ヒ細 胞)の 分 化 が
始 ま る.
卵 巣 に分 化 す る場 合 は,上 皮 細 胞 と生 殖 細 胞(卵 母 細
胞)の 増 殖 に よ っ て 生 殖 上 皮(卵 巣 皮 質)が 肥 厚 す る.皮
質 は さ ら に 増 殖 ・肥 厚 を 続 け 索 状 組 織 を 形 成 し て 皮 索
(2次 性 索)と よ ば れ る構 造 に な る.皮 索 を 構 成 す る細 胞
の 中 で 生 殖 上 皮 に 由 来 す る細 胞 か ら濾 胞 前 駆 細 胞 が 増 殖
す る.い
くつ か の卵 母 細 胞 は 温 度 感 受 期 終 了 前 に減 数 分
裂 に 入 る.卵 巣 の 皮 質 と髄 質 は 基 底 膜 に よっ て 区 切 られ
髄 質 は 体 細 胞 が 散 在 して い る が 数 は 少 な く増 殖 しな い.
髄 索 は 退 化 して 小 胞 に な る.温 度 感 受 期 の卵 巣 の 大 き さ
図1
温 度依 存性 決定 の 雌雄 化 パ ター ン[文 献41よ り改変]
は精 巣 の 約 半 分 で あ る.孵 化 期 に な る と卵 巣 皮 質 で は 成
蛋白質 核酸
酵 素Vol.49No.2(2004)
125
で あ る こ と が わ か る.
一方
,爬
虫 類 の 性 分 化 に お け る ア ン ドロ ゲ ン の 役 割 は
次 の よ う に 考 え ら れ て い る.エ
ス トロ ゲ ン は 雄 化 予 定 胚
を 雌 化 す る こ と が で き る が,ア
ン ドロ ゲ ン は 雌 化 予 定 胚
を 雄 化 す る こ と が で き な い.し
か し,ア
ン ドロゲ ンは い
つ も 雄 化 効 果 が な い と い う わ け で は な く,中
間 温 度(図
1)に お い て は テ ス トス テ ロ ン は 雄 比 を 増 や す9).こ
の効
果 は5α 一レ ダ ク タ ー ゼ(テ ス トス テ ロ ン を ジ ヒ ド ロ テ ス
ト ス テ ロ ン に 変 換 す る 酵 素)阻 害 剤 で な く な る.こ
う に,ア
の よ
ン ドロ ゲ ン は 性 決 定 に か か わ ら な い が 中 間 温 度
に お い て は 雄 化 を 促 進 す る.
両 生 類 に お い て は ス テ ロ イ ド ホ ル モ ンが 有 尾 類 お よ び
無 尾 類 の 性 を 転 換 す る こ と が 今 か ら40年
か っ て い る.し
か し,同
以上 前 に見つ
じス テ ロ イ ドが 別 種 に 対 して も
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同 じ作 用 を も つ か と い う と そ う で も な い.ヨ
ー ロ ッパ ト
ノサ マ ガ エ ル に高 濃 度 の エ ス トラ ジ オ ー ル を投 与 す る と
図2
爬虫 類温度 感受期(TSP)の 性 腺形態 図[文 献5よ り改変]
雄 化 し低 濃 度 で は 雌 化 す る.エ
ス トラ ジ オ ー ル は ア フ リ
カ ツ メ ガ エ ル を 雌 化 し カ ジ カ ガ エ ル を 雄 化 す る.有
長 卵 母 細 胞 が 見 られ,卵 母 細 胞 の 成 長 と と もに 濾 胞 前 駆
で は ア ン ビ ス トマ 科,サ
細 胞 は分 化 ・増 殖 して穎 粒 膜 細 胞 と爽 膜 細 胞 に な る.
科6種
ン シ ョ ウ ウ オ 科,イ
尾類
モ リ科 の3
全 種 が エ ス ト ロ ゲ ン で す べ て 雌 に な る.ア
ン ドロ
ゲ ン は ま っ た く効 果 が な か っ た り全 雌 が 得 ら れ た りす る
(詳細 は 総 説10)を参 照).し
Ⅳ.ス テロ イ ドホル モ ンと性転 換
た が っ て,ス
テ ロ イ ドの 感 受
性 は 種 に よ っ て か な り違 う こ と が わ か る.
魚 類 や 両 生 類 の性 は ホル モ ンに よっ て 転 換 す る こ とが
古 くか ら知 ら れ て い た た め,爬 虫 類 で も ス テ ロ イ ドホ ル
モ ン に よ っ て 性 が 転 換 す るか ど うか が調 べ ら れ た.ヨ
ロ ッパ ヌ マ ガ メや ニ シキ ガ メ卵 にエ ス トラ ジ オ ー ル を注
入 す る と雄 化 温 度 で孵 卵 して も性 は雌 に な る.エ
ジ オ ー ル の作 用 は濃 度 依 存 的 で ニ シ キ ガ メ,ア
リゲ ー タ ー,ヒ
Ⅴ,ス テ ロイ ド濃度 とア ロマ ター ゼ 活 性
ー
ス トラ
メ リカア
ョウモ ン トカ ゲ モ ドキ,ト ゲ ス ッポ ン な
ス テ ロ イ ドが 爬 虫 類 の 性 腺 分 化 に 重 要 で あ る こ と は 疑
う 余 地 が な い.そ
れ で は 温 度 感 受 期 性 腺 の ス テ ロ イ ド濃
度 に 雌 雄 差 が あ る の で あ ろ う か.ア
腎 ・腎 臓 複 合 体 の ス テ ロ イ ド分 泌 量 が 測 定 さ れ て い る.
ど も雌 化 す る6).テ イ ウ ス科 の ス ナ トカ ゲ は 氷 河 期 に テ
ア ル ドス テ ロ ン,ジ
イ ウ ス 科 トカ ゲ2種 が 交 配 して で きた 雑 種 を祖 先 とす る
トス テ ロ ン,エ
が,こ
で,感
の トカ ゲ は 単 為 発 生 して雌 だ け が 産 ま れ る三 倍 体
カ ミ ミ ガ メ 性 腺 ・副
ヒ ドロ エ ピ ア ン ド ロ ス テ ロ ン,テ
ス
ス トラ ジ オ ー ル 分 泌 量 は検 出 限 界 値 以 下
受 期 後 の ア ル ド ス テ ロ ン お よ び テ ス トス テ ロ ン分
の 動 物 で あ る.こ の トカゲ 卵 にエ ス トロ ゲ ン合 成 阻 害 剤
泌 量 に 雌 雄 差 は な い11).ま
(フ ァ ドロ ゾ ー ル)を 投 与 す る と全 個 体 が 雄 に な る7).こ
度 感受 期性 腺 の エ ス トラ ジ オ ー ル は き わめ て 少 量 で 雌 雄
の よ う に爬 虫 類 の卵 巣 形 成 にエ ス トロ ゲ ンが 重 要 な働 き
差 が な い12).
を す る こ とは 明 らか で あ る.性 腺 の培 養 系 にお い て は,
た,ヨ
ー ロ ッパ ヌマ ガ メの 温
ア ロ マ タ ー ゼ 活 性 に つ い て は,カ
オ リー ブ ヒメ ウ ミガ メ の 未 分 化 性 腺 を雄 化 あ る い は雌 化
マ ガ メ,オ
温 度 で 培 養 して も性 腺 は雌 雄 に 分 化 せ ず,エ
ゲ ー タ ー)温 度 感 受 期 の 活 性 は 非 常 に 低 く,感
の 効 果 もな い8).こ の こ とは,エ
ス トロ ゲ ン
ス トロ ゲ ンだ け で 未 分
雌 性 腺 で 急 に 活 性 が 増 加 す る.し
化 性 腺 を卵 巣 に 分 化 させ る こ とが で き な い こ と を示 して
が な い.同
お り,卵 巣 の分 化 に はエ ス トロ ゲ ン と は別 の 因 子 が 必 要
ら れ る13).
126
蛋白質 核酸
酵 素Vol.49No.2(2004)
サ ガ メ)と ワ ニ 類(イ
メ 類(ヨ ー ロ ッ パ ヌ
リ エ ワ ニ,ア
か し,雄
メ リカアリ
受 期後 の
性 腺 で は 活性
じ現 象 は 両 生 類 の イ ベ リ ア トゲ イ モ リ で も み
ア ロ マ タ ー ゼ 遺 伝 子 の 発 現 につ い て は,ダ イ ヤ モ ン ド
発 現 す るか につ い て述 べ る.
ガ メ の雌 で は 温 度 感 受 期 後 に強 くな るが 雄 で は ほ とん ど
発 現 しな い14).ア カ ミ ミガ メ15),アメ リ カ ア リゲ ー ター16)
で は温 度 感 受 期 前 か ら発現 す るが 雌 雄 差 が な く,感 受 期
1.Sox9
Sox9は
哺 乳 類 の 精 巣 決 定 遺 伝 子SRY18)と
後 は雌 で発 現 が 強 くな る.こ の よ う に爬 虫 類 の カ メ や ワ
ボ ッ ク ス を も つ 遺 伝 子 で あ る.こ
ニ 類 で は ア ロ マ ター ゼ 遺 伝 子 の発 現 は 温 度 感 受 期 に は ほ
セ ル ト リ細 胞 に 発 現 し て 雄 決 定 に 深 く か か わ る と 考 え ら
とん ど な く,ま た あ っ た と して も非 常 に 低 く雌 雄 差 が な
れ て い る.オ
い.し か し,感 受 期 後 は雌 性 腺 で 強 く発 現 す る.こ れ ら
の 性 腺 にSox9が
の結 果 は ア ロマ ター ゼ 酵 素 活 性 の結 果 と一 致 す る.し た
感 受 期 後 もSox9を
が っ て,ア
る19).ア
ロ マ ター ゼ 遺 伝 子 の発 現 お よび 酵 素 活 性 は爬
の 遺 伝 子 は哺 乳 類 で は
リー ブ ヒ メ ウ ミガ メで は 温 度 感 受 期 の 雌 雄
発 現 す る.精
巣 の セ ル トリ細 胞 は 温 度
発 現 す る が 卵 巣 で は 発 現 が な くな
メ リ カ ア リ ゲ ー タ ー で もSox9は
温 度感 受期 直
虫 類 の 温 度 依 存 性 決 定 の 第 一 要 因 で は な い と考 え ら れ
後 の 精 巣 の 精 細 管 で 発 現 す る が 雌 で は 発 現 し な い20).哺
る.
乳 類 で はSox9が
卵 管 形 成 阻 害 蛋 白 質(MS)遺
現 に 先 立 っ て 発 現 しMZS遺
対 し21),こ
Ⅵ,卵 黄 ス テ ロイ ドと性決定
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同 じHMG
伝 子 の 転 写 を調 節 す る の に
の ワ ニ で はMISがSox9に
終 期 の 雄 性 腺 で 発 現 す る22),こ
エ ス トロ ゲ ン は雄 予 定 胚 の 性 を雌 に変 え る こ とが で き
る.も
し,エ ス トロ ゲ ンが 温 度 依 存 性 決 定 の重 要 な 因 子
腺 の 乃41SとSox9の
リ で はMIS遣
伝子 の発
先 立 ち 温 度 感受
の パ タ ー ン は ニ ワ ト リ性
発 現 パ タ ー ン と 同 じ で あ る.ニ
ワ ト
伝 子 の 転 写 調 節 因 子 を 探 る た め,DMRT1,
とす れ ば性 が 決 ま る温 度 感 受 期 初 期 に ど こ か らか性 腺 に
SF-1,WT-1,GATA-4,Wnt-4,Lhx9の
運 ば れ て こ な け れ ば な らな い こ とに な る.そ こ で卵 黄 ス
れ た が,ど
テ ロイ ドが エ ス トロ ゲ ンの供 給 源 と考 え られ た.ア メ リ
さ な か っ た23).し
カ ア リ ゲ ー タ ー の 卵 黄 ス テ ロ イ ド(エス トラ ジ オ ー ル,
節 因 子 は こ れ ら の 遺 伝 子 産 物 と は 別 の も の と 考 え ら れ,
ア ン ドロ ス テ ン ジ オ ン,テ ス トス テ ロ ン)は 温 度 感 受 期
ア メ リ カ ア リ ゲ ー タ ー に も類 似 因 子 が 存 在 す る 可 能 性 が
前 で は 卵 黄 グ ラ ム あ た りナ ノ グ ラ ム の オ ー ダ ー で 存 在
あ る.
し,温 度 感 受 期 で は 著 し く低 下す る.し か し,温 度 感 受
期 の卵 黄 ス テ ロ イ ド量 に雌 雄 差 は な い17).温 度 に 依 存 し
て 性 が 決 ま る ミシ シ ッ ピ ア カ ミ ミガ メ,カ
ニ シ キ ガ メ,あ
ミッキ ガ メ,
る い は 依 存 しな い ス ッポ ン科 の トゲ ス ッ
の 遺 伝 子 もMISの
発 現 が 調 べ ら
発 現 と 同 じパ タ ー ン を示
た が っ て,ニ
ワ ト リ のMISの
転 写調
2.WT-1
ウ ィ ル ム ス 腫 瘍 遺 伝 子 と し て 発 見 さ れ たWT-1遺
伝
子 も 性 決 定 に 深 く か か わ る と考 え ら れ て い る24),ア
メリ
ポ ン,ス ベ ス ッ ポ ンの 卵 黄 エ ス トラ ジ オ ー ル は き わめ て
カ ア リ ゲ ー タ ー の 温 度 感 受 期 性 腺 は 雌 雄 で 同 じ発 現 パ タ
少 量 で2グ
ー ン を 示 す25) .オ
ル ー プ 問 に 有 意 差 は ない.し
た が っ て,卵 黄
エ ス トラ ジ オ ー ルが 温 度 依 存 性 決 定 の重 要 因 子 と は考 え
に くい.
WT-1発
リ ー ブ ヒ メ ウ ミガ メ 温 度 感 受 期 性 腺 の
現 も 雌 雄 差 が な い26).
3.Dax-1
Ⅶ,温 度依存性決定の分子カスケー ド
Dax-1は
ヒ トX染
色 体 の 上 に あ る 遺 伝 子 で,こ
の 遺
伝 子 の 突 然 変 異 は 腎 臓 形 成 不 全 を ひ き起 こ す が 精 子 形 成
ア ロマ ター ゼ 遺 伝 子 の 発 現 の 有 無 で 温 度 依 存 性 決 定 を
に も必 要 で あ る27),ア
メ リ カ ア リ ゲ ー タ ー25),オ
説 明 す る こ と は む ず か しい.そ れ で はい っ た い どの よ う
ヒ メ ウ ミ ガ メ26)の 温 度 感 受 期 性 腺 で はDax-1発
な分 子 が こ の 性 決 定 に か か わ っ て い るの で あ ろ う か.他
雄 差 は な い.
稿 を 読 まれ る と お わ か りに な る と思 うが,哺 乳 類 で は 性
決 定 に か か わ る多 くの 遺 伝 子 が 見 つ か っ て い る.そ れ ぞ
れ の 遺 伝 子 が 発 見 され た背 景 は 原 著 論 文 で ご理 解 い た だ
く と して,こ
こ で は 哺 乳 類 の性 決 定 に か か わ る遺 伝 子 の
い くつ か の ホ モ ロ グ が 爬 虫類 の温 度 感 受 期 に どの よ うに
リーブ
現 に雌
4.Ad4BP/SF-1
Ad4BP/SF-1は
ス テ ロ イ ド合 成 酵 素 遺 伝 子 の 転 写 調
節 遺 伝 子 と し て 見 つ か っ た が,そ
か わ る こ と が 判 明 し た28),ア
の 後,性
決 定 に 深 くか
メ リカ ア リゲ ー ター で は
蛋 白質 核 酸 酵 素Vol.49No.2(2004)
127
A448P/SF-1は
性 が 決 定 さ れ る 前 か ら 発 現 す る.温
度
感 受 初 期 の 未 分 化 性 腺 で は この 遺 伝 子 の 発 現 に 雌 雄 差 は
な い が 性 腺 分 化 時 に は 雄 で 低 下 す る.し
は 再 び 雌 雄 で 同 じ発 現 を 示 す25)こ
乳 類 と は 逆 で29),ニ
か し,感
ワ トリ と 同 じ で あ る30).ア
メ も性 決 定 前 か ら発 現 す る が,ア
受期後
の 発 現 パ タ ー ン は哺
カ ミ ミガ
メ リ カ ア リゲ ー ター と
は 逆 で,性
腺 が 雌 雄 に 分化 す る 時 期 で は 雄 の ほ うが
高 い31).こ
の カ メ の温 度 感 受 期 性 腺 の ア ロマ ター ゼ 活 性
は 低 く胚 に エ ス ト ロ ゲ ン を 投 与 す る とAd4BP/SF-1の
発 現 が 下 が る32).哺
はA44BP/SF-1に
乳類 ではア ロマ ターゼ遺伝子 の転写
よ っ て 調 節 さ れ る が33),爬
虫類 の ア
ロ マ タ ー ゼ 遺 伝 子 の 転 写 調 節 領 域 は ま だ 単 離 ・解 析 さ れ
て い な い た め,転
写 調 節 領 域 にAd4BP/SF-1結
が あ る か ど う か 不 明 で あ る.こ
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A448P/SF-1の
の よ う に,爬
合 部位
発 現 が 一 様 で な く,さ
虫 類 で は
ら な る解 析 が 必
要 で あ る.
ア カ ミ ミ ガ メ の 温 度 感 受 期 性 腺 で はA448P/SF-1の
発 現 は 雄 の ほ う が 高 い,そ
発 現 が 高 く な り,エ
の た め ア ロマ ター ゼ 遺 伝 子 の
ス トロ ゲ ン が 多 く合 成 さ れ る と予 想
さ れ る.し か し,エ ス トロ ゲ ン 濃 度 は き わ め て 低 い11・12).
し た が っ て,こ
の カ メ雄 性 腺 の ア ロ マ タ ー ゼ 遺 伝 子 の発
現 に はAd4BP/SF-1が
か か わ ら な い の か も し れ な い.
の温 度感 受期 にお
ワ 二 (Alligator mississippiensis)
図3
ける性決 定 関連遺 伝子 の 発現
RT-PCR法
によ る 遺 伝 子 発 現解 析 の結 果 を ま とめ.TSPは
温
度 感受 期 を示 す,
ヒ ト子 宮 内 膜 細 胞 の ア ロ マ タ ー ゼ 遺 伝 子 の 発 現 はWT-1
とDAX-1に
よ っ て 抑 え ら れ る34).爬
腺 のW7-1とDax-1遺
が,雌
虫類 温度 感受 期性
伝 子 の 発 現 に は雌 雄 差 が な い
雄 の 性 腺 で こ れ ら2つ
な い39).
の遺伝 子産物 が爬 虫類 アロ
マ タ ー ゼ 遺 伝 子 の 転 写 を 抑 制 し て い る 可 能 性 が あ る.
お わ りに
哺 乳 類 の性 決 定 に か か わ る と考 え られ て い る遺 伝 子 群
5.Dmrt1
が 爬 虫 類 の 温 度 感 受 期 性 腺 に お い て も発 現 して い る か ど
線 虫 の 性 決 定 遺 伝 子mab-3と
blesexに
伝 子 の 一 部 が 単 離 され て い るが 発 現 解 析 は行 な わ れ て い
共 通 なDMド
シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エdou-
メ イ ン を も つ 遺 伝 子Dmrt1は
マ
うか につ い て述 べ,図3に
ま とめ た,今
まで の分 子 レベ
ル の研 究 か らア ロマ ター ゼ 遺 伝 子 が 爬 虫 類 温 度 依 存 性 決
ウ ス の 精 子 形 成 に 必 要 で あ る こ と が 知 ら れ て い る35).鳥
定 の最 重 要 因子 と は考 え に くい.哺 乳 類18)や魚 類 の メ ダ
類(ニ
カ40)では雄 決 定 遺 伝 子 が 発 見 さ れ て い る.カ
ワ ト リ)で は,Dmrt1は
特 異 的 に 発 現 す る た め,雄
性 決 定 前 の 生殖 隆起 で雄
決 定 遺 伝 子 の 第1候
補 と考 え
メ類 で は性
特 異 的 に発 現 す る 遺 伝 子 は 今 の と こ ろDmrt1遺
伝子だ
ら れ て い る36)。 オ リ ー ブ ヒ メ ウ ミ ガ メ の 温 度 感 受 期 性 腺
け で あ る.し か し,雄 予 定 胚 に エ ス トロ ゲ ン を投 与 した
で は 雌 雄 と もDmrt1を
場 合,Dmrt1遺
発 現 す る.し
雄 の ほ う が 雌 よ り高 い37).ア
か し,そ
の発現 は
カ ミ ミガ メ も性 決 定 前 の 雄
生 殖 隆 起 で 発 現 す る が 雌 で は 発 現 し な い38).こ
は,Dmrt1遺
伝 子 が 鳥 類 と 同 様,カ
メ 類 に お い て も雄
決 定 遺 伝 子 に な り う る 可 能 性 を 示 し て い る.し
際 に 性 決 定 遺 伝 子 か ど う か はDmrt1遺
の 結 果 を 待 た な け れ ば な ら な い.ワ
128
蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.49No.2(2004)
の結 果
か し,実
伝 子 の機 能解 析
ニ 類 で はDmrt1遺
い.し
た が って,爬
す る に はDmrt1が
証,も
伝 子 の 発 現 が 低 下 す る と い う報 告 は な
虫 類 の 性 決 定 カス ケ ー ドを明 らか に
爬 虫 類 の 性 決 定 遺 伝 子 か ど うか の 実
しそ うで な け れ ば性 決 定 遺 伝 子 の 発 見 が急 務 と な
る.現 段 階 で は 爬 虫 類 の 温 度 依 存 性 決 定 機 構 を 分 子 レベ
ル で 説 明 す る こ と は む ず か しい が,近
い 将 来,こ
のユニ
ー クな 性 決 定 機 構 の 仕 組 み が 明 らか に な る と思 わ れ る .
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中村 正久
略 歴:1975年
早 稲 田大 学 大 学 院 理 工 学 研 究 科 物 理 学 及 応 用
物 理 学 専 攻 博 士 課 程 修 了(理 学 博 士).博
士 研 究 員(UCI-医
学 部),帝
京 短 期 大 学 講 師,
京 大 学 医 学 部 助 手,同 講 師,帝
同 助 教 授,広 島 大 学 理 学 部 附属 両 生 類 研 究 施 設 助 教 授.同 教
授 を 経 て.2000年4月
よ り早 稲 田 大 学 教 育 学 部 教 授.研
テ ー マ:両 生 類 の 性 決 定 お よ び 性 分 化 の 分 子 機 構.関
・抱 負:都 会 の 周 りの 田 園 に カ エ ル を 呼 び 戻 す こ と .
蛋 白質 核酸 酵 素Vol.49No.2(2004)
究
心事
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